一种单片机和射频卡识别的实验教学系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机技术的实验、教学领域，具体涉及到了单片机原理及应用、射频卡识别技术、数据库管理技术、c语言编程、Visual C++编程等。
【背景技术】
[0002]随着计算机技术、射频识别技术的发展，单片机和射频卡在工业现场和日常生活中的应用已经越来越广泛，很多理工科院校都开设了单片机原理及应用、嵌入式系统、物联网技术之类的课程。在学校的理论教学中，单片机和射频卡识别这两方面的内容分属于不同的课程。把单片机和射频卡识别技术结合起来，组成一个较为实用的系统，涉及的知识和技术比较多，如单片机的原理与应用程序设计、射频卡数据的存储原理与读写技术、液晶显示器的数据显示技术、单片机与上位机的串口通信技术、上位机数据库的建立、上位机信息管理系统的程序设计等。本发明提供了一套综合实验平台，学生能在一套实验平台上锻炼上述知识和技能。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于:在高校的教学实践环节中，把单片机和射频卡识别两方面的知识应用结合起来，给学生提供一个综合应用的实验教学平台，帮助学生加深单片机原理、射频识别原理等知识的理解，提高单片机、射频识别卡、数据库管理、软件编程方面的能力。
[0004]本发明所采用的技术方案如下:
[0005]1.系统由下位机和上位机组成:下位机硬件包括单片机、射频卡读写模块、液晶显示屏、串口通信模块、USB转RS232模块、ISP在线系统编程模块、蜂鸣器、按键、指示灯、射频卡等模块和元器件；上位机采用普通的PC机或笔记本电脑，机上安装数据库管理系统软件，提供射频卡数据的通信、管理功能、用户操作界面等功能；下位机和上位机之间的软件实现一个模拟的校园消费卡的基本功能，卡中存放学生的学号、姓名、余额等信息，上位机数据库保存学生的学号、姓名、专业、单位等学籍信息和消费记录，上位机管理软件完成建新卡、修改学生信息、充值、消费、查询、挂失、解锁、注销等功能，同时完成串口通信功能，将学生信息和消费数据同步存储于射频卡。
[0006]2.下位机硬件的特征在于:
[0007]1)下位机的核心控制器件采用单片机。
[0008]2)单片机程序的烧写采用ISP在线系统编程模块。
[0009]3)射频卡读写模块采用集成了天线的读写器，读写模块和单片机之间采用IIC通
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[0010]4)液晶显示器采用带汉字字库和独立背光电源的128*64图形点阵液晶显示器。
[0011]5)设计专用的液晶显示器背光灯电源控制电路，背光灯的亮灭由单片机程序控制。
[0012]6)采用蜂鸣器和发光二极管，实现声光提醒或报警。
[0013]7)串口通讯模块采用RS232标准，通过USB转232模块直接和上位机的USB接口连接，实现单片机和计算机之间的串口数据通讯。
[0014]8)下位机的电源由ISP在线系统编程模块取自上位机的USB接口。
[0015]9)提供独立按键，作为扩展的输入信号。
[0016]3.上位机软件功能的特征在于:
[0017]1)上位机采用SQL Serve软件建立数据库，保存学生的信息，如学号、姓名、身份证、性别、民族、单位、专业、联系电话、身高、体重等学籍信息，同时保存消费卡信息，如卡号、有效期、使用状态、卡中余额等。
[0018]2)上位机实现消费卡数据的管理，功能包括:修改消费卡中的姓名、学号、余额等信息，同步更新数据库中的相应数据；对学生信息和卡的信息进行查询、修改；当有充值或消费行为产生时，及时记录相关信息于数据库中；上位机管理软件的使用者权限分为三类:管理员、操作员、学生，不同的登录身份拥有不同的权限，如对卡进行挂失、解锁、注销、充值、消费、查询消费记录等操作。
[0019]4.实验教学系统软件的特征在于:
[0020]1)下位机软件采用C语言编写，上位机管理软件采用Visual C++编写。
[0021]2)上位机和下位机之间通过串口通信实现数据信息的交互。
[0022]3)针对消费卡管理的需求，制定专门的通信协议。
[0023]4)每个数据包的传送都采用CRC校验。
[0024]5)下位机的串口通信软件的编程采用中断方式进行。
[0025]与现有技术相比，本发明的优点是:
[0026]1)系统涉及知识面广，包括单片机C语言的编程、射频卡读写模块的控制、射频卡数据的读写与显示、液晶显示器的应用、串口通信、通信协议的制定、CRC校验的应用、数据库的建立、信息管理系统软件的设计与编程实现、Visual C++程序设计等，不仅可以作为单片机原理用应用、射频卡识别技术课程的综合性实验教学平台，也可以作为数据库原理及应用、C++高级程序语言设计等多门课程的综合性实验教学平台。
[0027]2)采用单片机作为射频卡识别模块的控制器件，硬件制作成本低。
[0028]3)整个实验教学系统组成比较简单，体积小，方便管理，具有良好的应用前景。
【附图说明】
[0029]图1为系统实例的组成示意图。
[0030]图2为单片机最小系统与射频卡读写模块的电路图。
[0031]图3为ISP在线系统编程的电路图。
[0032]图4为串口通信模块的电路图。
[0033]图5为液晶显示模块电路图。
[0034]图6为按键和声光报警的电路图。
[0035]图7为下位机主程序流程图。
[0036]图8为下位机串口接收中断程序流程图。
[0037]图9为上位机程序模块逻辑关系图。
【具体实施方式】
[0038]下面结合一个具体实例对本发明进行更详细的描述。
[0039]1.图1给出了一个实例系统的组成。实验教学系统由下位机和上位机组成，硬件、软件有机结合起来，组成一个功能比较完整的模拟校园消费卡信息管理系统。射频卡在本实例中作为消费卡使用，学生的姓名、学号、余额等重要信息数据存放于射频卡中，所有完整的信息数据都存放于上位机数据库中。
[0040]2.下位机的硬件模块主要包括:单片机最小系统、RFID读写模块、ISP在线系统编程模块(含电源)、液晶显示器模块、串口通信模块、声光报警模块。各模块的具体描述如下:
[0041]1)单片机采用Atmel公司生产的AT89S52作为控制器。单片机最小系统包括单片机、复位电路和晶振电路，单片机晶振频率采用22.1184MHz，其电路连接如图2所示。
[0042]2)RFID读写模块采用广州辰明智能卡科技有限公司生产的CM018射频卡读写模块，其电路连接如图2所示。
[0043]3) ISP在线系统编程模块一方面作为